(57)【要約】【課題】密閉容器内の低圧側にアキシャルギャップ型モータが配置された圧縮機において、さらなる能力向上が可能な圧縮機を提供する。【解決手段】  密閉容器１と、その密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、上記密閉容器１内かつ圧縮機構部２が吸入する低圧の冷媒ガスが存在する低圧側に配置され、圧縮機構部２を駆動するアキシャルギャップ型モータ３とを備える。上記アキシャルギャップ型モータ３のロータ３０外周部近傍に圧縮機構部２の吸入通路２１の入口２１aを設ける。上記アキシャルギャップ型モータ３のロータ３０の端面に、内周側の冷媒ガスを外周側に送る複数の羽根を設ける。【選択図】図１
2006283602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器(１)と、
上記密閉容器(１)内に配置された圧縮機構部(２)と、
上記密閉容器(１)内かつ上記圧縮機構部(２)が吸入する低圧ガスが存在する低圧側に配置され、上記圧縮機構部(２)を駆動するアキシャルギャップ型モータ(３,１０３,２０３)と
を備え、
上記アキシャルギャップ型モータ(３,１０３,２０３)のロータ(３０,１３０,２３０)の外周部近傍に上記圧縮機構部(２)の吸入通路の入口を設けたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記圧縮機構部(２)の上記吸入通路を、入口がアキシャルギャップの外周近傍になるように延長させたことを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記アキシャルギャップ型モータ(３)のロータ(３０)の端面に、内周側のガスを外周側に送る羽根(３４)を設けたことを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記アキシャルギャップ型モータ(１０３)のロータ(１３０)は、周方向に所定の間隔をあけて配列された複数の磁石(３２)を有し、互いに隣接する上記磁石間の領域に、内周側のガスを外周側に案内するガス通路(３６)が形成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項５】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記アキシャルギャップ型モータのステータ(５０)の互いに隣接する磁極間の領域に、内周側のガスを外周側に案内するガス通路(５６)が形成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の圧縮機において、
上記アキシャルギャップ型モータ(３,１０３,２０３)の回転数を制御する回転数制御部(１０a)を備えたことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、空気調和機や冷凍機等に使用される圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機としては、密閉容器内に圧縮機構部とアキシャルギャップ型モータとを搭載したものがある(例えば、特開昭６１−１８５０４１号公報(特許文献１)参照)。この圧縮機は、半径方向の力を発生せず、芯ずれ等による振動・騒音の問題がなく、軸方向の寸法を小さくして小型化することができる。
【０００３】
ところで、上記圧縮機では、能力を変えずに小型化することができるが、さらなる能力向上が望まれている。
【特許文献１】特開昭６１−１８５０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明の目的は、密閉容器内の低圧側にアキシャルギャップ型モータが配置された圧縮機において、さらなる能力向上が可能な圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、この発明の圧縮機は、
密閉容器と、
上記密閉容器内に配置された圧縮機構部と、
上記密閉容器内かつ上記圧縮機構部が吸入する低圧ガスが存在する低圧側に配置され、上記圧縮機構部を駆動するアキシャルギャップ型モータと
を備え、
上記アキシャルギャップ型モータのロータの外周部近傍に上記圧縮機構部の吸入通路の入口を設けたことを特徴とする。
【０００６】
上記構成の圧縮機によれば、上記圧縮機構部が吸入する低圧ガスが存在する低圧側に配置されたアキシャルギャップ型モータにおいて、ロータの回転に伴う遠心力によりロータの端面に沿ってガスが内周側から外周側に流れ、ロータの外周部の圧力が内周側よりも高くなる。このロータの外周部近傍に圧縮機構部の吸入通路の入口を設けることによって、圧縮機構部に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部の容積効率を向上できる。したがって、密閉容器内の低圧側にアキシャルギャップ型モータが配置された圧縮機において、さらなる能力の向上が図れる。
【０００７】
また、一実施形態の圧縮機は、上記圧縮機構部の上記吸入通路を、入口がアキシャルギャップの外周近傍になるように延長させたことを特徴とする。
【０００８】
上記実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップの外周まで圧縮機構部の吸入通路の入口を伸ばしているので、圧力が最大に高まったところより吸入することが可能となり、圧縮機の容積効率をさらに高めることが可能となる。
【０００９】
また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータのロータの端面に、内周側のガスを外周側に送る羽根を設けたことを特徴とする。
【００１０】
上記実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのロータの端面に設けられた羽根によって、内周側のガスを外周側に送るので、ロータの外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００１１】
また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータのロータは、周方向に所定の間隔をあけて配列された複数の磁石を有し、互いに隣接する上記磁石間の領域に、内周側のガスを外周側に案内するガス通路が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記実施形態の圧縮機によれば、上記アキシャルギャップ型モータのロータの互いに隣接する磁石間の領域に形成されたガス通路によって、内周側のガスを外周側に案内するので、ロータの外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００１３】
また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータのステータの複数の磁極が互いに隣接する間の領域に、内周側のガスを外周側に案内するガス通路が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記実施形態の圧縮機によれば、上記アキシャルギャップ型モータのステータの互いに隣接する磁極の間の領域に形成されたガス通路によって、内周側のガスを外周側に案内するので、ステータに対向するロータの遠心力による外周部の圧力上昇がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００１５】
また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータの回転数を制御する回転数制御部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記実施形態の圧縮機によれば、上記アキシャルギャップ型モータの回転数を回転数制御部により制御して、高速でロータが回転する高速領域では昇圧効果が大きくなる一方、低速でロータが回転する低速領域では昇圧効果が小さくなる。したがって、能力範囲が同一の圧縮機と比較すると、高速領域では能力が大きくなるので、高速領域で回転数を下げて、機械損失を低減して効率を向上できる一方、低速領域では能力が小さくなるので、回転数を上げて、モータ損失や漏れ損失の増加を防いで効率を向上できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上より明らかなように、この発明の圧縮機によれば、密閉容器内の低圧側にアキシャルギャップ型モータが配置された圧縮機において、さらなる能力の向上を図ることができる。
【００１８】
また、一実施形態の圧縮機によれば、さらに圧縮機構部の吸入通路の入口をアキシャルギャップの外周まで延長させたことよって、吸入圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００１９】
また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのロータの端面に設けられた羽根により内周側のガスを外周側に送ることによって、ロータの外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００２０】
また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのロータの互いに隣接する磁石間の領域に形成されたガス通路により内周側のガスを外周側に案内することによって、ロータの外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００２１】
また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのステータの互いに隣接する磁極間の領域に形成されたガス通路により内周側のガスを外周側に案内することによって、ステータに対向するロータの遠心力による外周部のガスの圧力上昇がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００２２】
また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータの回転数を制御する回転数制御部を備えた圧縮機において、高速領域では能力が大きくなるので、高速領域で回転数を下げて、機械損失を低減して効率を向上できる一方、低速領域では能力が小さくなるので、回転数を上げて、モータ損失や漏れ損失の増加を防いで効率を向上できる。したがって、アキシャルギャップ型モータの回転数の制御範囲を狭くでき、モータ制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の圧縮機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２４】
(第１実施形態)
図１はこの発明の第１実施形態の圧縮機の断面図を示している。
【００２５】
この第１実施形態の圧縮機は、図１に示すように、密閉容器１と、上記密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、上記密閉容器１内かつ圧縮機構部２の下側に配置され、圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動するアキシャルギャップ型モータ３と、上記密閉容器１外に設けられ(密閉容器１内部に設けても可)、上記アキシャルギャップ型モータ３に駆動電流を出力するインバータ１０とを備えている。上記インバータ１０は、アキシャルギャップ型モータ３の回転数を制御する回転数制御部１０aを有している。上記アキシャルギャップ型モータ３は、密閉容器１内の圧縮機構部２の吸込側の低圧空間に配置されている。この圧縮機は、いわゆる、低圧ドーム型である。
【００２６】
上記アキシャルギャップ型モータ３は、ステータ４０と、このステータ４０の上側に配置されたロータ３０とを有している。このロータ３０を回転軸４に外嵌して固定し、ロータ３０の回転力を回転軸４を介して圧縮機構部２に伝達する。
【００２７】
また、上記圧縮機構部２は、密閉容器１内に取り付けられた本体部２０と、本体部２０に固定された固定スクロール２４と、その固定スクロール２４に噛み合う旋回スクロール２３とを有する。上記固定スクロール２４と旋回スクロール２３は、鏡板に立設された渦捲き状のラップを夫々有し、固定スクロール２４と旋回スクロール２３とが互いに噛み合って複数の圧縮室２５を形成する。上記旋回スクロール２３は、アキシャルギャップ型モータ３の回転軸４の上端に接続され、回転軸４の回転により旋回する(実際は、回転を公転運動に変えているが、本発明は、公転運動ではない圧縮機構であってもよい)。
【００２８】
上記本体部２０は、挿通された回転軸４の上端側を回転自在に支持している。上記密閉容器１内かつアキシャルギャップ型モータ３の下側に、回転軸４の下端側を回動自在に支持する保持部５を設けている。
【００２９】
また、上記本体部２０は、下側の低圧空間と圧縮室２５とを連通する吸込通路２１を有し、固定スクロール２４は、上側の高圧空間と圧縮室２５とを連通する吐出孔２６を有する。
【００３０】
上記密閉容器１の下側側面に吸入管１１を接続する一方、密閉容器１の上部に吐出管１２を接続している。上記吸入管１１を介して供給される冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ３の下側空間に流入する。
【００３１】
図２は上記アキシャルギャップ型モータ３の分解斜視図を示している。図２に示すように、ロータ３０は、中央孔３１aを有する磁性体からなる円板形状のバックヨーク３１と、バックヨーク３１のステータ４０に対向する面側に、周方向に所定の間隔をあけて配列された扇形状の４つの永久磁石３２と、中央孔３３aを有する円板形状の磁性板３３とを重ね合わせて形成されている。上記バックヨーク３１の上側(ロータ３０と反対の側)に、湾曲形状の複数の羽根３４を放射状に設けている(図１では羽根３４を省略)。なお、磁性板３３は必須ではないが、ロータの永久磁石の渦電流低減や減磁耐力の向上等に有用である。
【００３２】
また、上記磁性板３３に放射状に４つのスリット３３bを設け、その４つのスリット３３bで区切られた領域に、周方向に所定の間隔をあけて４つの永久磁石３２を配置している。また、バックヨーク３１には、磁性板３３のスリット３３bに対向する領域かつ中央孔３１a近傍に円孔３１bを設けている。上記磁性板３３のスリット３３bと、永久磁石３２間の空間と、バックヨーク３１の円孔３１bで、冷媒ガスが軸方向に流れるガス通路を形成している。
【００３３】
上記ロータ３０は、４つの永久磁石３２を円周方向に磁極が交互になるように配置している。また、ロータ３０において、各磁性板３３のスリット３３bによって、４つの永久磁石３２を互いに磁気的に絶縁している。
【００３４】
また、上記ステータ４０は、中央孔４１aを有する円板形状の磁性板４１と、磁性体からなる基板４３と、上記基板４３上に周方向に所定の間隔をあけて立設された６つの磁心４４と、その６つの磁心４４に巻回されたコイル４２とを有している。上記ステータ４０の磁性板４１には、複数の磁心４４を互いに磁気的に絶縁するための６つのスリット４１bを放射状に設けている。なお、磁性板４１は必須ではないが、永久磁石の磁束をより多く巻線に鎖交させるために有用である。
【００３５】
上記６つの磁心４４は、基板４３によって互いに磁気的に接続され、ロータ３０に対向する側が、磁性板４１により接続されている。上記コイル４２は、例えば３相スター結線され、インバータ１０(図１に示す)から電流を供給する。
【００３６】
上記構成の圧縮機において、アキシャルギャップ型モータ３により回転軸４を介して圧縮機構部２を駆動すると、吸入管１１から供給された冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ３を冷却しながらアキシャルギャップ型モータ３のエアギャップや軸方向に設けられたガス通路(図示せず)を通過し、吸込通路２１を介して供給された冷媒ガスを圧縮機構部２で圧縮する。そうして圧縮された冷媒ガスは、圧縮機構部２の吐出孔２６から上部空間に吐出され、吐出管１２を介して密閉容器１の外部に吐出される。
【００３７】
このとき、上記アキシャルギャップ型モータ３のロータ３０の回転による遠心力によって、ロータ３０の上側端面に沿って内周側から流れ出た冷媒ガスを外周側に送る。これによって、ロータ３０の外周部の冷媒ガスの圧力が上昇し、圧縮機構部２が吸入通路２１の入口２１aから密度の高い冷媒ガスを吸入する。
【００３８】
上記構成の圧縮機によれば、圧縮機構部２が吸入する低圧の冷媒ガスが存在する低圧側に配置されたアキシャルギャップ型モータ３において、ロータ３０の外周部近傍に圧縮機構部２の吸入通路の入口を設けることによって、圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上できる。
【００３９】
また、アキシャルギャップ型モータ３のロータ３０の端面に設けられた複数の羽根３４によって、内周側の冷媒ガスを外周側に送るので、ロータ３０の外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部２の容積効率をさらに向上できる。
【００４０】
したがって、上記圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上でき、圧縮機構部２の小型化が図れる。
【００４１】
また、上記アキシャルギャップ型モータ３の回転数を回転数制御部１０aにより制御して、高速でロータ３０が回転する高速領域では昇圧効果が大きくなる一方、低速でロータ３０が回転する低速領域では昇圧効果が小さくなる。したがって、能力範囲が同一の圧縮機と比較すると、高速領域では能力が大きくなるので、高速領域で回転数を下げて、機械損失を低減して効率を向上できる一方、低速領域では能力が小さくなるので、回転数を上げて、モータ損失や漏れ損失の増加を防いで効率を向上できる。
【００４２】
上記第１実施形態では、ステータ４０の上側にロータ３０が配置されたアキシャルギャップ型モータ３を備えた圧縮機について説明したが、ステータの上側と下側にロータが夫々配置されたアキシャルギャップ型モータでもよい。
【００４３】
(第２実施形態)
図３はこの発明の第２実施形態の圧縮機の断面図を示している。この第２実施形態の圧縮機は、アキシャルギャップ型モータを除いて第１実施形態の圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付している。
【００４４】
この第２実施形態の圧縮機は、図３に示すように、密閉容器１と、上記密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、上記密閉容器１内かつ圧縮機構部２の下側に配置され、圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動するアキシャルギャップ型モータ１０３と、上記密閉容器１外に設けられ、上記アキシャルギャップ型モータ３に駆動信号を出力するインバータ１０とを備えている。上記インバータ１０は、アキシャルギャップ型モータ１０３の回転数を制御する回転数制御部１０aを有している。
【００４５】
上記アキシャルギャップ型モータ１０３は、ステータ４０と、このステータ４０の上側に配置されたロータ１３０とを有している。このロータ１３０を回転軸４に外嵌して固定し、ロータ３０の回転力を回転軸４を介して圧縮機構部２に伝達する。
【００４６】
図４は上記アキシャルギャップ型モータ１０３の分解斜視図を示している。このアキシャルギャップ型モータ１０３は、バックヨーク３５を除いて第１実施形態の図２に示すアキシャルギャップ型モータ３と同一の構成をしている。
【００４７】
図４に示すように、ロータ１３０は、中央孔３１aを有する磁性体からなる円板形状のバックヨーク３５と、バックヨーク３５のステータ４０に対向する面側に、周方向に所定の間隔をあけて配列された扇形状の４つの永久磁石３２と、中央孔３３aを有する円板形状の磁性板３３とを重ね合わせて形成されている。このバックヨーク３５には、冷媒ガスが軸方向に流れる孔を設けていない。上記ロータ１３０の互いに隣接する永久磁石３２間に、冷媒ガスを内周側から外周側に案内するガス通路３６を形成している。
【００４８】
上記構成の圧縮機において、アキシャルギャップ型モータ１０３により回転軸４を介して圧縮機構部２を駆動すると、吸入管１１から供給された冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ１０３を冷却しながらアキシャルギャップ型モータ１０３のエアギャップやロータ１３０に設けられたガス通路３６を通過し、吸込通路２１を介して供給された冷媒ガスを圧縮機構部２で圧縮する。そうして圧縮された冷媒ガスは、圧縮機構部２の吐出孔２６から上部空間に吐出され、吐出管１２を介して密閉容器１の外部に吐出される。
【００４９】
このとき、上記アキシャルギャップ型モータ３のロータ１３０の回転による遠心力によって、ステータ４０の上側の中央から流れ出た冷媒ガスを外周側に送る。これによって、ロータ１３０の外周部の冷媒ガスの圧力が上昇し、圧縮機構部２が吸入通路２１の入口２１aから密度の高い冷媒ガスを吸入する。
【００５０】
したがって、上記圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上でき、圧縮機構部２の小型化が図れる。
【００５１】
上記構成の圧縮機によれば、圧縮機構部２が吸入する低圧の冷媒ガスが存在する低圧側に配置されたアキシャルギャップ型モータ１０３において、ロータ１３０の回転に伴う遠心力によりロータ１３０の下側端面に沿って冷媒ガスが内周側から外周側に流れ、ロータ１３０の外周部の圧力が内周側よりも高くなる。このロータ１３０の外周部近傍に圧縮機構部２の吸入通路２１の入口２１aを設けることによって、圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上できる。
【００５２】
また、上記アキシャルギャップ型モータ１０３のロータ１３０の互いに隣接する永久磁石３２間の領域に形成されたガス通路３６によって、内周側のガスを外周側に案内するので、ロータ１３の外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部２の容積効率をさらに向上できる。
【００５３】
なお、上記第２実施形態の圧縮機において、圧縮機構部２の吸入通路２１の入口２１aと、ロータ１３０の外周部近傍とを接続する案内通路を設けて、その案内通路の入口を冷媒ガスの密度が高い箇所に配置するのがより好ましい。
【００５４】
(第３実施形態)
図５はこの発明の第３実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのステータの分解斜視図を示している。この第３実施形態の圧縮機は、ステータを除いて第２実施形態の圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部の説明は省略し、図３を援用する。
【００５５】
図５に示すように、この第３実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのステータ５０は、６つの磁性板５５が周方向に配列された磁性板群５１と、磁性体からなる基板５３と、上記基板５３上かつ各磁性板５５に略対向する位置に、周方向に所定の間隔を開けて立設された６つの磁心５４と、その６つの磁心５４に巻回されたコイル５２とを有している。上記磁性板群５１は、互いに隣接する磁性板５５の間の領域に、内周側から外周側に冷媒ガスを案内するガス通路５６を設けている。
【００５６】
上記磁性板群５１の内側に中心孔５１aが形成されている。上記磁性板群５１を構成する磁性板５５は、中心孔５１aの一部を形成する内周縁５５aと、内周縁５５aの前端(ロータの回転方向Ｒ２に対して逆方向)から外周に向かって徐々に後方(ロータの回転方向Ｒ２)に湾曲する前縁５５bと、内周縁５５aの後端から外周に向かって徐々に後方に湾曲する後縁５５cと、外周縁５５dとを有している。
【００５７】
上記６つの磁心５４は、基板５３によって互いに磁気的に接続されている。上記コイル５２は、例えば３相スター結線され、インバータ１０から電流を供給する。
【００５８】
図６Ａは上記ステータ５０の組立後の斜視図を示し、図６Ｂは上記ステータ５０の側面図を示し、図６Ｃは上記ステータ５０の平面図を示している。図６Ｃに示すように、複数のガス通路５６が放射状に配置されている。
【００５９】
上記構成の圧縮機によれば、第２実施形態の圧縮機と同様の効果を有すると共に、アキシャルギャップ型モータのステータ５０の互いに隣接する磁極(磁性板５５)の間の領域に形成されたガス通路５６により内周側のガスを外周側に案内することによって、ステータ５０に対向するロータ１３０の遠心力による外周部のガスの圧力上昇がさらに高くなり、圧縮機構部２の容積効率をさらに向上できる。
【００６０】
また、外周に向かって徐々に後方に湾曲する前縁５５bと、内周縁５５aの後端から外周に向かって徐々に後方に湾曲する後縁５５cとを有する磁性板５５の形状によって、スキュー効果が得られ、コギングトルクを低減でき、アキシャルギャップ型モータの振動や騒音を抑えることができる。
【００６１】
(第４実施形態)
図７はこの発明の第４実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図を示し、図８はこのアキシャルギャップ型モータの分解斜視図を示している。この第４実施形態の圧縮機は、アキシャルギャップ型モータのロータを除いて第２実施形態の圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部の説明は省略し、図３を援用する。
【００６２】
図７に示すように、この第４実施形態のロータ６０は、中央孔６１aを有する磁性体からなる円板形状のバックヨーク６１と、バックヨーク６１のステータ(図示せず)に対向する面側に、周方向に所定の間隔をあけて配列された４つの永久磁石６２とを有している。上記ロータ６０の互いに隣接する永久磁石６２の間の領域に、内周側から外周側に冷媒ガスを案内する湾曲形状のガス通路６３を設けている。上記永久磁石６２は、内周縁６２aと、内周縁６２aの前端(ロータの回転方向Ｒ３)から外周に向かって徐々に後方(ロータの回転方向Ｒ３に対して逆方向)に湾曲する前縁６２bと、内周縁６２aの後端から外周に向かって徐々に後方に湾曲する後縁６２cと、外周縁６２dとを有している。
【００６３】
また、図８に示すように、ロータ６０を回転駆動するステータ４０は、第２実施形態のステータ４０と同一の構成をしている。
【００６４】
上記構成の圧縮機によれば、第２実施形態の圧縮機と同様の効果を有すると共に、アキシャルギャップ型モータのロータ６０の互いに隣接する永久磁石６２間の領域に形成されたガス通路６３によって、内周側のガスを外周側に案内するので、ロータ６０の外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部２の容積効率をさらに向上できる。また、外周に向かって徐々に後方に湾曲する前縁６２bと、内周縁６２aの後端から外周に向かって徐々に後方に湾曲する後縁６２cとを有する永久磁石６２の形状によって、スキュー効果が得られ、コギングトルクを低減でき、アキシャルギャップ型モータの振動や騒音を抑えることができる。
【００６５】
(第５実施形態)
図９はこの発明の第５実施形態の圧縮機の断面図を示している。この第５実施形態の圧縮機は、アキシャルギャップ型モータと吸込管を除いて第１実施形態の圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００６６】
この第５実施形態の圧縮機は、図９に示すように、密閉容器１と、上記密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、上記密閉容器１内かつ圧縮機構部２の下側に配置され、圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動するアキシャルギャップ型モータ２０３と、上記密閉容器１外に設けられ、上記アキシャルギャップ型モータ２０３に駆動信号を出力するインバータ１０とを備えている。上記インバータ１０は、アキシャルギャップ型モータ２０３の回転数を制御する回転数制御部１０aを有している。
【００６７】
上記アキシャルギャップ型モータ２０３は、ステータ２４０と、このステータ２４０の下側に配置されたロータ２３０とを有している。このロータ２３０を回転軸４に外嵌して固定し、ロータ２３０の回転力を回転軸４を介して圧縮機構部２に伝達する。
【００６８】
上記圧縮機構部２の吸入通路２１の入口端に案内通路１４の一端を接続し、その案内通路１４の入口１４aをロータ２３０の外周部近傍(特にモータのエアギャップ、すなわちアキシャルギャップの外周近傍)の冷媒ガスの密度が高い箇所に配置している。なお、上記圧縮機構部２の吸入通路２１をそのまま延長させて、入口がアキシャルギャップの外周近傍になるようにしてもよい。
【００６９】
上記構成の圧縮機において、アキシャルギャップ型モータ２０３により回転軸４を介して圧縮機構部２を駆動すると、吸入管１３から供給された冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ２０３を冷却しながらアキシャルギャップ型モータ２０３のエアギャップやロータ２３０に設けられたガス通路を通過し、吸込通路２１を介して供給された冷媒ガスを圧縮機構部２で圧縮する。そうして圧縮された冷媒ガスは、圧縮機構部２の吐出孔２６から上部空間に吐出され、吐出管１２を介して密閉容器１の外部に吐出される。
【００７０】
このとき、上記アキシャルギャップ型モータ３のロータ２３０の回転による遠心力によって、ステータ２４０の軸方向に設けられた孔(図示せず)を介して下側の中央から流れ出た冷媒ガスを外周側に送る。これによって、ロータ２３０の外周部の冷媒ガスの圧力が上昇し、圧縮機構部２が案内通路１４の入口１４aから密度の高い冷媒ガスを吸入する。
【００７１】
したがって、上記圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上でき、圧縮機構部２の小型化が図れる。
【００７２】
なお、上記第５実施形態において、第２実施形態のように、互いに隣接する永久磁石の間の空間を冷媒ガスが軸方向に流れるガス通路として利用してもよいし、第３実施形態のように、ステータの互いに隣接する磁性板の間の領域に形成されたガス通路によって、内周側から外周側に冷媒ガスを案内してもよいし、さらに第４実施形態のように、ロータの互いに隣接する永久磁石の間の領域に設けられた湾曲形状のガス通路によって、内周側から外周側に冷媒ガスを案内してもよい。
【００７３】
次に、この発明の圧縮機のアキシャルギャップ型モータのロータの羽根やガス通路の形状について図１０(a)〜(c)に示す例を用いて説明する。
【００７４】
図１０(a)は、回転方向が時計回りのロータ７１に、中間部分が後方に湾曲する複数の羽根７２が周方向に所定の間隔をあけて設けられている(図１０(a)では羽根７２は一部のみを示す)。この複数の羽根７２は、シロッコ型のファンに相当する。
【００７５】
また、図１０(b)は、回転方向が時計回りのロータ８１に、直線状の複数の羽根８２が放射状に設けられている(図１０(b)では羽根８２は一部のみを示す)。この複数の羽根８２は、ラジアル型のファンに相当する。
【００７６】
また、図１０(c)は、回転方向が時計回りのロータ９１に、中間部分が前方に湾曲する複数の羽根９２が周方向に所定の間隔をあけて設けられている(図１０(c)では羽根９２は一部のみを示す)。この複数の羽根９２は、ターボ型のファンに相当する。
【００７７】
図１０(a)のロータ７１、図１０(b)のロータ８１、図１０(c)のロータ９１の順に回転数等の条件が同一であれば流量が増大する。
【００７８】
なお、図１０(a)〜(c)の羽根の代わりに同様の形状のガス通路を設けてもよいし、回転しないステータに同様のガス通路を設けてもよい。また、羽根やガス通路の形状は、図１０(a)〜(c)に示す形状に限らない。
【００７９】
また、上記第１〜第５実施形態では、圧縮機構部がスクロール方式の圧縮機について説明したが、これに限らず、ロータリ方式等の他の構造の圧縮機構部を備えた圧縮機にこの発明を適用してもよい。
【００８０】
また、モータは、必ずしも永久磁石を有している必要はなく、スイッチトリラクタンスモータや誘導モータ等も適用可能であるが、永久磁石を有することで、エアギャップ部の磁束密度を高くすることができトルク及びモータ効率を向上できるという点で優れている。
【００８１】
さらに、モータは、主としてアキシャルギャップを有していればよく、アキシャルギャップとラジアルギャップの双方を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の圧縮機の断面図である。
【図２】図２は上記圧縮機のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。
【図３】図３はこの発明の第２実施形態の圧縮機の断面図である。
【図４】図４は上記圧縮機のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。
【図５】図５はこの発明の第３実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのステータの分解斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは上記ステータの組立後の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは上記ステータの側面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは上記ステータの平面図である。
【図７】図７はこの発明の第４実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図である。
【図８】図８は上記アキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。
【図９】図９はこの発明の第５実施形態の圧縮機の断面図である。
【図１０】図１０はロータの羽根またはガス通路の形状を説明する図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…密閉容器
２…圧縮機構部
３,１０３,２０３…アキシャルギャップ型モータ
４…回転軸
５…保持部
１０…インバータ
１０a…回転数制御部
１１…吸入管
１２…吐出管
２０…本体部
２１…吸込通路
２３…旋回スクロール
２４…固定スクロール
２５…圧縮室
２６…吐出孔
３０,１３０,２３０…ロータ
３１a…中央孔
３１…バックヨーク
３２…永久磁石
３３…磁性板
３３a…中央孔
３３b…スリット
３４…羽根
３５…バックヨーク
４０,２４０…ステータ
４１…磁性板
４１a…中央孔
４１b…スリット
４２…コイル
４３…基板
４４…磁心
５０…ステータ
５１…磁性板群
５２…コイル
５３…基板
５４…磁心
５５…磁性板
５６…ガス通路
６０…ロータ
６１…バックヨーク
６２…永久磁石
６３…ガス通路
【図１】
2006283602.tif 000003
【図２】
2006283602.tif 000004
【図３】
2006283602.tif 000005
【図４】
2006283602.tif 000006
【図５】
2006283602.tif 000007
【図６Ａ】
2006283602.tif 000008
【図６Ｂ】
2006283602.tif 000009
【図６Ｃ】
2006283602.tif 000010
【図７】
2006283602.tif 000011
【図８】
2006283602.tif 000012
【図９】
2006283602.tif 000013
【図１０】
2006283602.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月13日(2005.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器(１)と、
上記密閉容器(１)内に配置された圧縮機構部(２)と、
上記密閉容器(１)内かつ上記圧縮機構部(２)が吸入する低圧ガスが存在する低圧側に配置され、上記圧縮機構部(２)を駆動するアキシャルギャップ型モータ(３,１０３,２０３)と
を備え、
上記アキシャルギャップ型モータ(３,１０３,２０３)のロータ(３０,１３０,２３０)の外周部近傍に上記圧縮機構部(２)の吸入通路の入口を設けたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記圧縮機構部(２)の上記吸入通路を、入口がアキシャルギャップの外周近傍になるように延長させたことを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記アキシャルギャップ型モータ(３)のロータ(３０)の端面に、内周側のガスを外周側に送る羽根(３４)を設けたことを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記アキシャルギャップ型モータ(１０３)のロータ(１３０)は、周方向に所定の間隔をあけて配列された複数の磁石(３２)を有し、互いに隣接する上記磁石間の領域に、内周側のガスを外周側に案内するガス通路(３６)が形成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載の圧縮機において、
上記ガス通路(３６)がエアギャップに面しているとき、上記ガス通路(３６)が半径方向に対して傾いていて、かつ、内側から外側に向かって回転方向前方側に傾いていることを特徴とする圧縮機。
【請求項６】
請求項４に記載の圧縮機において、
上記ガス通路(３６)がエアギャップに面しているとき、上記ガス通路(３６)が半径方向に対して傾いていて、かつ、内側から外側に向かって回転方向後方側に傾いていることを特徴とする圧縮機。
【請求項７】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記アキシャルギャップ型モータのステータ(５０)の互いに隣接する磁極間の領域に、内周側のガスを外周側に案内するガス通路(５６)が形成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項８】
請求項７に記載の圧縮機において、
上記ガス通路(３６)がエアギャップに面しているとき、上記ガス通路(３６)が半径方向に対して傾いていることを特徴とする圧縮機。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の圧縮機において、
上記アキシャルギャップ型モータ(３,１０３,２０３)の回転数を制御する回転数制御部(１０a)を備えたことを特徴とする圧縮機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、空気調和機や冷凍機等に使用される圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機としては、密閉容器内に圧縮機構部とアキシャルギャップ型モータとを搭載したものがある(例えば、特開昭６１−１８５０４１号公報(特許文献１)参照)。この圧縮機は、半径方向の力を発生せず、芯ずれ等による振動・騒音の問題がなく、軸方向の寸法を小さくして小型化することができる。
【０００３】
ところで、上記圧縮機では、能力を変えずに小型化することができるが、さらなる能力向上が望まれている。
【特許文献１】特開昭６１−１８５０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明の目的は、密閉容器内の低圧側にアキシャルギャップ型モータが配置された圧縮機において、さらなる能力向上が可能な圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、この発明の圧縮機は、
密閉容器と、
上記密閉容器内に配置された圧縮機構部と、
上記密閉容器内かつ上記圧縮機構部が吸入する低圧ガスが存在する低圧側に配置され、上記圧縮機構部を駆動するアキシャルギャップ型モータと
を備え、
上記アキシャルギャップ型モータのロータの外周部近傍に上記圧縮機構部の吸入通路の入口を設けたことを特徴とする。
【０００６】
上記構成の圧縮機によれば、上記圧縮機構部が吸入する低圧ガスが存在する低圧側に配置されたアキシャルギャップ型モータにおいて、ロータの回転に伴う遠心力によりロータの端面に沿ってガスが内周側から外周側に流れ、ロータの外周部の圧力が内周側よりも高くなる。このロータの外周部近傍に圧縮機構部の吸入通路の入口を設けることによって、圧縮機構部に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部の容積効率を向上できる。したがって、密閉容器内の低圧側にアキシャルギャップ型モータが配置された圧縮機において、さらなる能力の向上が図れる。
【０００７】
また、一実施形態の圧縮機は、上記圧縮機構部の上記吸入通路を、入口がアキシャルギャップの外周近傍になるように延長させたことを特徴とする。
【０００８】
上記実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップの外周まで圧縮機構部の吸入通路の入口を伸ばしているので、圧力が最大に高まったところより吸入することが可能となり、圧縮機の容積効率をさらに高めることが可能となる。
【０００９】
また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータのロータの端面に、内周側のガスを外周側に送る羽根を設けたことを特徴とする。
【００１０】
上記実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのロータの端面に設けられた羽根によって、内周側のガスを外周側に送るので、ロータの外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００１１】
また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータのロータは、周方向に所定の間隔をあけて配列された複数の磁石を有し、互いに隣接する上記磁石間の領域に、内周側のガスを外周側に案内するガス通路が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記実施形態の圧縮機によれば、上記アキシャルギャップ型モータのロータの互いに隣接する磁石間の領域に形成されたガス通路によって、内周側のガスを外周側に案内するので、ロータの外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００１３】
また、一実施形態の圧縮機は、上記ガス通路がエアギャップに面しているとき、上記ガス通路が半径方向に対して傾いていて、かつ、内側から外側に向かって回転方向前方側に傾いていることを特徴とする。
【００１４】
また、一実施形態の圧縮機は、上記ガス通路がエアギャップに面しているとき、上記ガス通路が半径方向に対して傾いていて、かつ、内側から外側に向かって回転方向後方側に傾いていることを特徴とする。
【００１５】
また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータのステータの複数の磁極が互いに隣接する間の領域に、内周側のガスを外周側に案内するガス通路が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記実施形態の圧縮機によれば、上記アキシャルギャップ型モータのステータの互いに隣接する磁極の間の領域に形成されたガス通路によって、内周側のガスを外周側に案内するので、ステータに対向するロータの遠心力による外周部の圧力上昇がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００１７】
また、一実施形態の圧縮機は、上記ガス通路がエアギャップに面しているとき、上記ガス通路が半径方向に対して傾いていることを特徴とする。
【００１８】
また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータの回転数を制御する回転数制御部を備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記実施形態の圧縮機によれば、上記アキシャルギャップ型モータの回転数を回転数制御部により制御して、高速でロータが回転する高速領域では昇圧効果が大きくなる一方、低速でロータが回転する低速領域では昇圧効果が小さくなる。したがって、能力範囲が同一の圧縮機と比較すると、高速領域では能力が大きくなるので、高速領域で回転数を下げて、機械損失を低減して効率を向上できる一方、低速領域では能力が小さくなるので、回転数を上げて、モータ損失や漏れ損失の増加を防いで効率を向上できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上より明らかなように、この発明の圧縮機によれば、密閉容器内の低圧側にアキシャルギャップ型モータが配置された圧縮機において、さらなる能力の向上を図ることができる。
【００２１】
また、一実施形態の圧縮機によれば、さらに圧縮機構部の吸入通路の入口をアキシャルギャップの外周まで延長させたことよって、吸入圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００２２】
また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのロータの端面に設けられた羽根により内周側のガスを外周側に送ることによって、ロータの外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００２３】
また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのロータの互いに隣接する磁石間の領域に形成されたガス通路により内周側のガスを外周側に案内することによって、ロータの外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００２４】
また、一実施形態の圧縮機によれば、上記ガス通路がエアギャップに面しているとき、上記ガス通路が半径方向に対して傾いていて、かつ、内側から外側に向かって回転方向前方側に傾いていることによって、内周側のガスを外周側に送る風量が増大する。
【００２５】
また、一実施形態の圧縮機によれば、上記ガス通路がエアギャップに面しているとき、上記ガス通路が半径方向に対して傾いていて、かつ、内側から外側に向かって回転方向後方側に傾いていることによって、内周側のガスを外周側に送る風量が増大する。
【００２６】
また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのステータの互いに隣接する磁極間の領域に形成されたガス通路により内周側のガスを外周側に案内することによって、ステータに対向するロータの遠心力による外周部のガスの圧力上昇がさらに高くなり、圧縮機構部の容積効率をさらに向上できる。
【００２７】
また、一実施形態の圧縮機によれば、上記ガス通路がエアギャップに面しているとき、上記ガス通路が半径方向に対して傾いていることによって、スキュー効果が得られる。
【００２８】
また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータの回転数を制御する回転数制御部を備えた圧縮機において、高速領域では能力が大きくなるので、高速領域で回転数を下げて、機械損失を低減して効率を向上できる一方、低速領域では能力が小さくなるので、回転数を上げて、モータ損失や漏れ損失の増加を防いで効率を向上できる。したがって、アキシャルギャップ型モータの回転数の制御範囲を狭くでき、モータ制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この発明の圧縮機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３０】
(第１実施形態)
図１はこの発明の第１実施形態の圧縮機の断面図を示している。
【００３１】
この第１実施形態の圧縮機は、図１に示すように、密閉容器１と、上記密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、上記密閉容器１内かつ圧縮機構部２の下側に配置され、圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動するアキシャルギャップ型モータ３と、上記密閉容器１外に設けられ(密閉容器１内部に設けても可)、上記アキシャルギャップ型モータ３に駆動電流を出力するインバータ１０とを備えている。上記インバータ１０は、アキシャルギャップ型モータ３の回転数を制御する回転数制御部１０aを有している。上記アキシャルギャップ型モータ３は、密閉容器１内の圧縮機構部２の吸込側の低圧空間に配置されている。この圧縮機は、いわゆる、低圧ドーム型である。
【００３２】
上記アキシャルギャップ型モータ３は、ステータ４０と、このステータ４０の上側に配置されたロータ３０とを有している。このロータ３０を回転軸４に外嵌して固定し、ロータ３０の回転力を回転軸４を介して圧縮機構部２に伝達する。
【００３３】
また、上記圧縮機構部２は、密閉容器１内に取り付けられた本体部２０と、本体部２０に固定された固定スクロール２４と、その固定スクロール２４に噛み合う旋回スクロール２３とを有する。上記固定スクロール２４と旋回スクロール２３は、鏡板に立設された渦捲き状のラップを夫々有し、固定スクロール２４と旋回スクロール２３とが互いに噛み合って複数の圧縮室２５を形成する。上記旋回スクロール２３は、アキシャルギャップ型モータ３の回転軸４の上端に接続され、回転軸４の回転により旋回する(実際は、回転を公転運動に変えているが、本発明は、公転運動ではない圧縮機構であってもよい)。
【００３４】
上記本体部２０は、挿通された回転軸４の上端側を回転自在に支持している。上記密閉容器１内かつアキシャルギャップ型モータ３の下側に、回転軸４の下端側を回動自在に支持する保持部５を設けている。
【００３５】
また、上記本体部２０は、下側の低圧空間と圧縮室２５とを連通する吸込通路２１を有し、固定スクロール２４は、上側の高圧空間と圧縮室２５とを連通する吐出孔２６を有する。
【００３６】
上記密閉容器１の下側側面に吸入管１１を接続する一方、密閉容器１の上部に吐出管１２を接続している。上記吸入管１１を介して供給される冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ３の下側空間に流入する。
【００３７】
図２は上記アキシャルギャップ型モータ３の分解斜視図を示している。図２に示すように、ロータ３０は、中央孔３１aを有する磁性体からなる円板形状のバックヨーク３１と、バックヨーク３１のステータ４０に対向する面側に、周方向に所定の間隔をあけて配列された扇形状の４つの永久磁石３２と、中央孔３３aを有する円板形状の磁性板３３とを重ね合わせて形成されている。上記バックヨーク３１の上側(ロータ３０と反対の側)に、湾曲形状の複数の羽根３４を放射状に設けている(図１では羽根３４を省略)。なお、磁性板３３は必須ではないが、ロータの永久磁石の渦電流低減や減磁耐力の向上等に有用である。
【００３８】
また、上記磁性板３３に放射状に４つのスリット３３bを設け、その４つのスリット３３bで区切られた領域に、周方向に所定の間隔をあけて４つの永久磁石３２を配置している。また、バックヨーク３１には、磁性板３３のスリット３３bに対向する領域かつ中央孔３１a近傍に円孔３１bを設けている。上記磁性板３３のスリット３３bと、永久磁石３２間の空間と、バックヨーク３１の円孔３１bで、冷媒ガスが軸方向に流れるガス通路を形成している。
【００３９】
上記ロータ３０は、４つの永久磁石３２を円周方向に磁極が交互になるように配置している。また、ロータ３０において、各磁性板３３のスリット３３bによって、４つの永久磁石３２を互いに磁気的に絶縁している。
【００４０】
また、上記ステータ４０は、中央孔４１aを有する円板形状の磁性板４１と、磁性体からなる基板４３と、上記基板４３上に周方向に所定の間隔をあけて立設された６つの磁心４４と、その６つの磁心４４に巻回されたコイル４２とを有している。上記ステータ４０の磁性板４１には、複数の磁心４４を互いに磁気的に絶縁するための６つのスリット４１bを放射状に設けている。なお、磁性板４１は必須ではないが、永久磁石の磁束をより多く巻線に鎖交させるために有用である。
【００４１】
上記６つの磁心４４は、基板４３によって互いに磁気的に接続され、ロータ３０に対向する側が、磁性板４１により接続されている。上記コイル４２は、例えば３相スター結線され、インバータ１０(図１に示す)から電流を供給する。
【００４２】
上記構成の圧縮機において、アキシャルギャップ型モータ３により回転軸４を介して圧縮機構部２を駆動すると、吸入管１１から供給された冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ３を冷却しながらアキシャルギャップ型モータ３のエアギャップや軸方向に設けられたガス通路(図示せず)を通過し、吸込通路２１を介して供給された冷媒ガスを圧縮機構部２で圧縮する。そうして圧縮された冷媒ガスは、圧縮機構部２の吐出孔２６から上部空間に吐出され、吐出管１２を介して密閉容器１の外部に吐出される。
【００４３】
このとき、上記アキシャルギャップ型モータ３のロータ３０の回転による遠心力によって、ロータ３０の上側端面に沿って内周側から流れ出た冷媒ガスを外周側に送る。これによって、ロータ３０の外周部の冷媒ガスの圧力が上昇し、圧縮機構部２が吸入通路２１の入口２１aから密度の高い冷媒ガスを吸入する。
【００４４】
上記構成の圧縮機によれば、圧縮機構部２が吸入する低圧の冷媒ガスが存在する低圧側に配置されたアキシャルギャップ型モータ３において、ロータ３０の外周部近傍に圧縮機構部２の吸入通路の入口を設けることによって、圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上できる。
【００４５】
また、アキシャルギャップ型モータ３のロータ３０の端面に設けられた複数の羽根３４によって、内周側の冷媒ガスを外周側に送るので、ロータ３０の外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部２の容積効率をさらに向上できる。
【００４６】
したがって、上記圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上でき、圧縮機構部２の小型化が図れる。
【００４７】
また、上記アキシャルギャップ型モータ３の回転数を回転数制御部１０aにより制御して、高速でロータ３０が回転する高速領域では昇圧効果が大きくなる一方、低速でロータ３０が回転する低速領域では昇圧効果が小さくなる。したがって、能力範囲が同一の圧縮機と比較すると、高速領域では能力が大きくなるので、高速領域で回転数を下げて、機械損失を低減して効率を向上できる一方、低速領域では能力が小さくなるので、回転数を上げて、モータ損失や漏れ損失の増加を防いで効率を向上できる。
【００４８】
上記第１実施形態では、ステータ４０の上側にロータ３０が配置されたアキシャルギャップ型モータ３を備えた圧縮機について説明したが、ステータの上側と下側にロータが夫々配置されたアキシャルギャップ型モータでもよい。
【００４９】
(第２実施形態)
図３はこの発明の第２実施形態の圧縮機の断面図を示している。この第２実施形態の圧縮機は、アキシャルギャップ型モータを除いて第１実施形態の圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付している。
【００５０】
この第２実施形態の圧縮機は、図３に示すように、密閉容器１と、上記密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、上記密閉容器１内かつ圧縮機構部２の下側に配置され、圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動するアキシャルギャップ型モータ１０３と、上記密閉容器１外に設けられ、上記アキシャルギャップ型モータ３に駆動信号を出力するインバータ１０とを備えている。上記インバータ１０は、アキシャルギャップ型モータ１０３の回転数を制御する回転数制御部１０aを有している。
【００５１】
上記アキシャルギャップ型モータ１０３は、ステータ４０と、このステータ４０の上側に配置されたロータ１３０とを有している。このロータ１３０を回転軸４に外嵌して固定し、ロータ３０の回転力を回転軸４を介して圧縮機構部２に伝達する。
【００５２】
図４は上記アキシャルギャップ型モータ１０３の分解斜視図を示している。このアキシャルギャップ型モータ１０３は、バックヨーク３５を除いて第１実施形態の図２に示すアキシャルギャップ型モータ３と同一の構成をしている。
【００５３】
図４に示すように、ロータ１３０は、中央孔３１aを有する磁性体からなる円板形状のバックヨーク３５と、バックヨーク３５のステータ４０に対向する面側に、周方向に所定の間隔をあけて配列された扇形状の４つの永久磁石３２と、中央孔３３aを有する円板形状の磁性板３３とを重ね合わせて形成されている。このバックヨーク３５には、冷媒ガスが軸方向に流れる孔を設けていない。上記ロータ１３０の互いに隣接する永久磁石３２間に、冷媒ガスを内周側から外周側に案内するガス通路３６を形成している。
【００５４】
上記構成の圧縮機において、アキシャルギャップ型モータ１０３により回転軸４を介して圧縮機構部２を駆動すると、吸入管１１から供給された冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ１０３を冷却しながらアキシャルギャップ型モータ１０３のエアギャップやロータ１３０に設けられたガス通路３６を通過し、吸込通路２１を介して供給された冷媒ガスを圧縮機構部２で圧縮する。そうして圧縮された冷媒ガスは、圧縮機構部２の吐出孔２６から上部空間に吐出され、吐出管１２を介して密閉容器１の外部に吐出される。
【００５５】
このとき、上記アキシャルギャップ型モータ３のロータ１３０の回転による遠心力によって、ステータ４０の上側の中央から流れ出た冷媒ガスを外周側に送る。これによって、ロータ１３０の外周部の冷媒ガスの圧力が上昇し、圧縮機構部２が吸入通路２１の入口２１aから密度の高い冷媒ガスを吸入する。
【００５６】
したがって、上記圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上でき、圧縮機構部２の小型化が図れる。
【００５７】
上記構成の圧縮機によれば、圧縮機構部２が吸入する低圧の冷媒ガスが存在する低圧側に配置されたアキシャルギャップ型モータ１０３において、ロータ１３０の回転に伴う遠心力によりロータ１３０の下側端面に沿って冷媒ガスが内周側から外周側に流れ、ロータ１３０の外周部の圧力が内周側よりも高くなる。このロータ１３０の外周部近傍に圧縮機構部２の吸入通路２１の入口２１aを設けることによって、圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上できる。
【００５８】
また、上記アキシャルギャップ型モータ１０３のロータ１３０の互いに隣接する永久磁石３２間の領域に形成されたガス通路３６によって、内周側のガスを外周側に案内するので、ロータ１３の外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部２の容積効率をさらに向上できる。
【００５９】
なお、上記第２実施形態の圧縮機において、圧縮機構部２の吸入通路２１の入口２１aと、ロータ１３０の外周部近傍とを接続する案内通路を設けて、その案内通路の入口を冷媒ガスの密度が高い箇所に配置するのがより好ましい。
【００６０】
(第３実施形態)
図５はこの発明の第３実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのステータの分解斜視図を示している。この第３実施形態の圧縮機は、ステータを除いて第２実施形態の圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部の説明は省略し、図３を援用する。
【００６１】
図５に示すように、この第３実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのステータ５０は、６つの磁性板５５が周方向に配列された磁性板群５１と、磁性体からなる基板５３と、上記基板５３上かつ各磁性板５５に略対向する位置に、周方向に所定の間隔を開けて立設された６つの磁心５４と、その６つの磁心５４に巻回されたコイル５２とを有している。上記磁性板群５１は、互いに隣接する磁性板５５の間の領域に、内周側から外周側に冷媒ガスを案内するガス通路５６を設けている。
【００６２】
上記磁性板群５１の内側に中心孔５１aが形成されている。上記磁性板群５１を構成する磁性板５５は、中心孔５１aの一部を形成する内周縁５５aと、内周縁５５aの前端(ロータの回転方向Ｒ２に対して逆方向)から外周に向かって徐々に後方(ロータの回転方向Ｒ２)に湾曲する前縁５５bと、内周縁５５aの後端から外周に向かって徐々に後方に湾曲する後縁５５cと、外周縁５５dとを有している。
【００６３】
上記６つの磁心５４は、基板５３によって互いに磁気的に接続されている。上記コイル５２は、例えば３相スター結線され、インバータ１０から電流を供給する。
【００６４】
図６Ａは上記ステータ５０の組立後の斜視図を示し、図６Ｂは上記ステータ５０の側面図を示し、図６Ｃは上記ステータ５０の平面図を示している。図６Ｃに示すように、複数のガス通路５６が放射状に配置されている。
【００６５】
上記構成の圧縮機によれば、第２実施形態の圧縮機と同様の効果を有すると共に、アキシャルギャップ型モータのステータ５０の互いに隣接する磁極(磁性板５５)の間の領域に形成されたガス通路５６により内周側のガスを外周側に案内することによって、ステータ５０に対向するロータ１３０の遠心力による外周部のガスの圧力上昇がさらに高くなり、圧縮機構部２の容積効率をさらに向上できる。
【００６６】
また、外周に向かって徐々に後方に湾曲する前縁５５bと、内周縁５５aの後端から外周に向かって徐々に後方に湾曲する後縁５５cとを有する磁性板５５の形状によって、スキュー効果が得られ、コギングトルクを低減でき、アキシャルギャップ型モータの振動や騒音を抑えることができる。
【００６７】
(第４実施形態)
図７はこの発明の第４実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図を示し、図８はこのアキシャルギャップ型モータの分解斜視図を示している。この第４実施形態の圧縮機は、アキシャルギャップ型モータのロータを除いて第２実施形態の圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部の説明は省略し、図３を援用する。
【００６８】
図７に示すように、この第４実施形態のロータ６０は、中央孔６１aを有する磁性体からなる円板形状のバックヨーク６１と、バックヨーク６１のステータ(図示せず)に対向する面側に、周方向に所定の間隔をあけて配列された４つの永久磁石６２とを有している。上記ロータ６０の互いに隣接する永久磁石６２の間の領域に、内周側から外周側に冷媒ガスを案内する湾曲形状のガス通路６３を設けている。上記永久磁石６２は、内周縁６２aと、内周縁６２aの前端(ロータの回転方向Ｒ３)から外周に向かって徐々に後方(ロータの回転方向Ｒ３に対して逆方向)に湾曲する前縁６２bと、内周縁６２aの後端から外周に向かって徐々に後方に湾曲する後縁６２cと、外周縁６２dとを有している。
【００６９】
また、図８に示すように、ロータ６０を回転駆動するステータ４０は、第２実施形態のステータ４０と同一の構成をしている。
【００７０】
上記構成の圧縮機によれば、第２実施形態の圧縮機と同様の効果を有すると共に、アキシャルギャップ型モータのロータ６０の互いに隣接する永久磁石６２間の領域に形成されたガス通路６３によって、内周側のガスを外周側に案内するので、ロータ６０の外周部の圧力がさらに高くなり、圧縮機構部２の容積効率をさらに向上できる。また、外周に向かって徐々に後方に湾曲する前縁６２bと、内周縁６２aの後端から外周に向かって徐々に後方に湾曲する後縁６２cとを有する永久磁石６２の形状によって、スキュー効果が得られ、コギングトルクを低減でき、アキシャルギャップ型モータの振動や騒音を抑えることができる。
【００７１】
(第５実施形態)
図９はこの発明の第５実施形態の圧縮機の断面図を示している。この第５実施形態の圧縮機は、アキシャルギャップ型モータと吸込管を除いて第１実施形態の圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００７２】
この第５実施形態の圧縮機は、図９に示すように、密閉容器１と、上記密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、上記密閉容器１内かつ圧縮機構部２の下側に配置され、圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動するアキシャルギャップ型モータ２０３と、上記密閉容器１外に設けられ、上記アキシャルギャップ型モータ２０３に駆動信号を出力するインバータ１０とを備えている。上記インバータ１０は、アキシャルギャップ型モータ２０３の回転数を制御する回転数制御部１０aを有している。
【００７３】
上記アキシャルギャップ型モータ２０３は、ステータ２４０と、このステータ２４０の下側に配置されたロータ２３０とを有している。このロータ２３０を回転軸４に外嵌して固定し、ロータ２３０の回転力を回転軸４を介して圧縮機構部２に伝達する。
【００７４】
上記圧縮機構部２の吸入通路２１の入口端に案内通路１４の一端を接続し、その案内通路１４の入口１４aをロータ２３０の外周部近傍(特にモータのエアギャップ、すなわちアキシャルギャップの外周近傍)の冷媒ガスの密度が高い箇所に配置している。なお、上記圧縮機構部２の吸入通路２１をそのまま延長させて、入口がアキシャルギャップの外周近傍になるようにしてもよい。
【００７５】
上記構成の圧縮機において、アキシャルギャップ型モータ２０３により回転軸４を介して圧縮機構部２を駆動すると、吸入管１３から供給された冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ２０３を冷却しながらアキシャルギャップ型モータ２０３のエアギャップやロータ２３０に設けられたガス通路を通過し、吸込通路２１を介して供給された冷媒ガスを圧縮機構部２で圧縮する。そうして圧縮された冷媒ガスは、圧縮機構部２の吐出孔２６から上部空間に吐出され、吐出管１２を介して密閉容器１の外部に吐出される。
【００７６】
このとき、上記アキシャルギャップ型モータ３のロータ２３０の回転による遠心力によって、ステータ２４０の軸方向に設けられた孔(図示せず)を介して下側の中央から流れ出た冷媒ガスを外周側に送る。これによって、ロータ２３０の外周部の冷媒ガスの圧力が上昇し、圧縮機構部２が案内通路１４の入口１４aから密度の高い冷媒ガスを吸入する。
【００７７】
したがって、上記圧縮機構部２に密度の高い冷媒ガスが吸入されるので、圧縮機構部２の容積効率を向上でき、圧縮機構部２の小型化が図れる。
【００７８】
なお、上記第５実施形態において、第２実施形態のように、互いに隣接する永久磁石の間の空間を冷媒ガスが軸方向に流れるガス通路として利用してもよいし、第３実施形態のように、ステータの互いに隣接する磁性板の間の領域に形成されたガス通路によって、内周側から外周側に冷媒ガスを案内してもよいし、さらに第４実施形態のように、ロータの互いに隣接する永久磁石の間の領域に設けられた湾曲形状のガス通路によって、内周側から外周側に冷媒ガスを案内してもよい。
【００７９】
次に、この発明の圧縮機のアキシャルギャップ型モータのロータの羽根やガス通路の形状について図１０(a)〜(c)に示す例を用いて説明する。
【００８０】
図１０(a)は、回転方向が時計回りのロータ７１に、中間部分が後方に湾曲する複数の羽根７２が周方向に所定の間隔をあけて設けられている(図１０(a)では羽根７２は一部のみを示す)。この複数の羽根７２は、シロッコ型のファンに相当する。
【００８１】
また、図１０(b)は、回転方向が時計回りのロータ８１に、直線状の複数の羽根８２が放射状に設けられている(図１０(b)では羽根８２は一部のみを示す)。この複数の羽根８２は、ラジアル型のファンに相当する。
【００８２】
また、図１０(c)は、回転方向が時計回りのロータ９１に、中間部分が前方に湾曲する複数の羽根９２が周方向に所定の間隔をあけて設けられている(図１０(c)では羽根９２は一部のみを示す)。この複数の羽根９２は、ターボ型のファンに相当する。
【００８３】
図１０(a)のロータ７１、図１０(b)のロータ８１、図１０(c)のロータ９１の順に回転数等の条件が同一であれば流量が増大する。
【００８４】
なお、図１０(a)〜(c)の羽根の代わりに同様の形状のガス通路を設けてもよいし、回転しないステータに同様のガス通路を設けてもよい。また、羽根やガス通路の形状は、図１０(a)〜(c)に示す形状に限らない。
【００８５】
また、上記第１〜第５実施形態では、圧縮機構部がスクロール方式の圧縮機について説明したが、これに限らず、ロータリ方式等の他の構造の圧縮機構部を備えた圧縮機にこの発明を適用してもよい。
【００８６】
また、モータは、必ずしも永久磁石を有している必要はなく、スイッチトリラクタンスモータや誘導モータ等も適用可能であるが、永久磁石を有することで、エアギャップ部の磁束密度を高くすることができトルク及びモータ効率を向上できるという点で優れている。
【００８７】
さらに、モータは、主としてアキシャルギャップを有していればよく、アキシャルギャップとラジアルギャップの双方を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の圧縮機の断面図である。
【図２】図２は上記圧縮機のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。
【図３】図３はこの発明の第２実施形態の圧縮機の断面図である。
【図４】図４は上記圧縮機のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。
【図５】図５はこの発明の第３実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのステータの分解斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは上記ステータの組立後の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは上記ステータの側面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは上記ステータの平面図である。
【図７】図７はこの発明の第４実施形態の圧縮機に用いられるアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図である。
【図８】図８は上記アキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。
【図９】図９はこの発明の第５実施形態の圧縮機の断面図である。
【図１０】図１０はロータの羽根またはガス通路の形状を説明する図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…密閉容器
２…圧縮機構部
３,１０３,２０３…アキシャルギャップ型モータ
４…回転軸
５…保持部
１０…インバータ
１０a…回転数制御部
１１…吸入管
１２…吐出管
２０…本体部
２１…吸込通路
２３…旋回スクロール
２４…固定スクロール
２５…圧縮室
２６…吐出孔
３０,１３０,２３０…ロータ
３１a…中央孔
３１…バックヨーク
３２…永久磁石
３３…磁性板
３３a…中央孔
３３b…スリット
３４…羽根
３５…バックヨーク
４０,２４０…ステータ
４１…磁性板
４１a…中央孔
４１b…スリット
４２…コイル
４３…基板
４４…磁心
５０…ステータ
５１…磁性板群
５２…コイル
５３…基板
５４…磁心
５５…磁性板
５６…ガス通路
６０…ロータ
６１…バックヨーク
６２…永久磁石
６３…ガス通路